MỞ ĐẦU Bảo vệ môi trƣờng ngày nay đã trở thành một vấn đề vô cùng cấp bách của mọi quốc gia vì nó liên quan đến vấn đề sống còn của toàn nhân loại. Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó. Công nghệ mạ điện có đóng góp rất quan trọng đối với ngành công nghiệp. Ứng dụng của mạ điện trong các ngành sản xuất là rất rộng rãi, trong lĩnh vực sản xuất hàng tiêu dùng và trong ngành cơ khí chế tạo máy, chế tạo phụ tùng xe máy, ô tô,…Tuy nhiên, nƣớc thải sinh ra từ quá trình mạ điện đang là vấn đề rất đáng lo ngại, do chứa nhiều ion kim loại nặng ( Cr, Ni ,Zn, Cu ) là độc chất đối với sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe con ngƣời.
Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị chết hoặc thoái hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh hƣởng đến sự sống của sinh vật về lâu dài. Hiện nay, tại hầu hết các cơ sở mạ điện, đặc biệt là các cơ sở tiểu thủ công nghiệp, nƣớc thải sinh ra thƣờng đổ trực tiếp vào môi trƣờng không qua xử lý hoặc xử lý có tính chất hình thức, nồng độ ô nhiễm vƣợt xa so với tiêu chuẩn dòng thải cho phép gây tác hại nghiêm trọng đến hệ sinh thái khu vực cũng nhƣ đối với sức khỏe cộng đồng dân cƣ xung quanh. Vì vậy, nghiên cứu khả năng xử lý đồng thời có đƣợc một hệ thống xử lý nƣớc thải thích hợp là rất cần thiết đối với một cơ sở mạ điện. Điều đó không chỉ phát huy đƣợc vai trò quan trọng của công nghiệp mạ điện trong nền kinh tế quốc dân mà còn góp phần bảo vệ đƣợc môi trƣờng và phát triển bền vững.
Việc chọn đề tài “Nghiên cứu hiệu quả và đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước thải chứa crôm bằng phương pháp hóa học tại Công ty Trách nhiệm Hữu hạn Tae Yang Việt Nam” nhằm có đƣợc các điều kiện tối ƣu và đề xuất giải pháp công nghệ khả thi xử lý nƣớc thải mạ chứa crôm tại Công ty Trách nhiệm Hữu hạn (TNHH) Tae Yang Việt Nam (Khu công nghiệp Phố Nối A – Hƣng Yên). K18 (2010 - 2012) 1 Khoa häc M«i tr-êng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com §inh ThÞ HuyÒn Nhung LuËn v¨n th¹c sü Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: Tìm hiểu quy mô, hiện trạng và công nghệ sản xuất tại Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam Đặc tính nƣớc thải và hiện trạng xử lý Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình khử Cr6+ về Cr3+ Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3 Đề xuất giải pháp công nghệ khả thi có thể áp dụng xử lý nƣớc thải chứa crôm tại Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam K18 (2010 - 2012) 2 Khoa häc M«i tr-êng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com §inh ThÞ HuyÒn Nhung LuËn v¨n th¹c sü CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu về ngành công nghiệp mạ điện Phƣơng pháp mạ điện đƣợc phát hiện lần đầu tiên vào năm 1805 bởi nhà hóa học Luigi V. Brugnatelli để tạo một lớp phủ bên ngoài kim loại khác.
Tuy nhiên lúc đó ngƣời ta không quan tâm lắm đến phát hiện của Luigi Brungnatelli mà mãi sau này, đến năm 1840, khi các nhà khoa học Anh đã phát minh ra phƣơng pháp mạ với xúc tác xyanua và lần đầu tiên phƣơng pháp mạ điện đƣợc đƣa vào sản xuất với mục đích thƣơng mại thì công nghiệp mạ chính thức phổ biến trên thế giới. Sau đó là sự phát triển của các công nghệ mạ khác nhƣ: mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, … Những năm 1940 của thế kỷ XX đƣợc coi là bƣớc ngoặc lớn đối với ngành mạ điện bởi sự ra đời của công nghiệp điện tử [19]. Công nghệ mạ điện là một trong những lĩnh vực công nghệ bề mặt quan trọng làm thay đổi bề mặt vật liệu. Mạ điện dùng để bảo vệ kim loại, chống ăn mòn kim loại làm cho chi tiết có đƣợc tính chất cơ lý tốt hơn: Tăng độ cứng bề mặt chống ăn mòn, tăng tính thẩm mỹ… Trong những năm gần đây, trên thế giới cũng nhƣ trong nƣớc, nhu cầu về mạ điện ngày càng tăng cao.
Sản phẩm mạ có mặt trong hầu hết các ngành: Công nghệ chế tạo máy, thiết bị vô tuyến viễn thông, thiết bị y tế và đồ dùng sinh hoạt… Năng suất chất lƣợng, giá thành và các chất thải của công nghệ mạ nói chung rất khác nhau phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ riêng biệt. Muốn nâng cao năng suất mạ điện thƣờng ngƣời ta tập trung vào các hƣớng sau: - Tăng cƣờng độ của quá trình mạ; - Dùng chất mạ bóng để giảm bớt nhân công, tiết kiệm kim loại; - Thay thế các dung dịch rẻ hơn hoặc ít gây độc hại; - Chế tạo các lớp mạ đặc biệt; - Cơ khí hóa và tự động hóa. Tại Việt Nam, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, ngành công nghiệp mạ điện đƣợc hình thành từ khoảng 40 năm trƣớc và đặc biệt phát triển mạnh trong giai đoạn những năm 1970 – 1980. Các cơ sở mạ của Việt Nam hiện nay tồn tại một cách độc lập hoặc đi liền với các cơ sở cơ khí, dƣới dạng công ty cổ phần, công ty K18 (2010 - 2012) 3 Khoa häc M«i tr-êng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com §inh ThÞ HuyÒn Nhung LuËn v¨n th¹c sü tƣ nhân và công ty liên doanh với nƣớc ngoài.
Phần lớn các cơ sở mạ điện ở nƣớc ta đều có quy mô nhỏ tập trung ở các thành phố lớn, sản phẩm chủ yếu đƣợc mạ là crôm, đồng, niken, bạc…Ngoài ra các loại hình mạ điện đặc biệt nhƣ mạ cađimi, mạ thiếc, mạ chì, mạ sắt và mạ hợp kim cũng đƣợc phát triển để đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp hiện đại. Các thành phần đặc trƣng của nƣớc thải công nghiệp mạ điện Căn cứ vào sơ đồ công nghệ của một phân xƣởng mạ điện (Hình 1.1) ta thấy ô nhiễm nƣớc thải do nhiều nguyên nhân xuất phát từ những công đoạn khác nhau. Do vậy nƣớc thải nói chung bao gồm rất nhiều thành phần hỗn hợp nhƣ: xianua, crôm, niken, đồng, kẽm…và các hợp chất của kẽm, dầu mỡ cũng là loại nƣớc thải độc hại. Trong đó độc nhất phải kể đến Cr (VI).
Muốn xử lý có hiệu quả cao ngƣời ta phải thu gom, tách dòng theo từng công đoạn, từng trƣờng hợp cụ thể mà lựa chọn phƣơng pháp xử lý thích hợp nhất. Thành phần xyanua (CN-) ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống con ngƣời, thậm chí ở nồng độ rất thấp trong nƣớc cũng gây ảnh hƣởng rất lớn đến tính mạng. Phƣơng pháp mạ có chứa xyanua rất độc, do đó có thể khử bỏ trực tiếp sau khi thải. Ngày nay ngƣời ta thƣờng không dùng hợp chất xyanua khi mạ vì nó có tính độc hại cao.
Trong dây chuyền của Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam cũng không dùng xyanua khi mạ. Nƣớc thải có tính axit trong quá trình tẩy rửa kim loại thì xử lý bằng phƣơng pháp trung hòa. Nƣớc thải chứa crôm từ các bể mạ kim loại giống nhƣ xyanua, crôm có tính độc cao thậm chí nồng độ thấp cũng đọng lại trong cơ thể gây các bệnh viêm da, loét dạ dày, nhiễm độc mãn tính. Do đó cần đƣợc tách riêng và xử lý triệt để.
Thông thƣờng độ pH của nƣớc thải là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá nƣớc thải sản xuất. Theo độ ăn mòn ngƣời ta phân ra các loại nƣớc thải nhƣ sau: + Ít ăn mòn: Có tính axit yếu pH= 6÷6,5, tính kiềm yếu pH từ 8÷9 + Ăn mòn mạnh: Có tính axit mạnh pH <6, tính kiềm mạnh pH>9 Ngoài ra ngƣời ta còn xét đến các yếu tố nhiệt độ, tốc độ nƣớc di chuyển trong quá trình mạ ảnh hƣởng trực tiếp đến thành phần nƣớc thải công nghiệp mạ điện. K18 (2010 - 2012) 4 Khoa häc M«i tr-êng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com §inh ThÞ HuyÒn Nhung LuËn v¨n th¹c sü Cạo lớp sơn mạ Vật cần mạ Bụi rỉ cũ, cạo rỉ Mài nhẵn đánh bóng Bụi kim loại Hơi dung môi Xăng, dung môi Khử dầu mỡ Nƣớc thải chứa dầu mỡ Níc th¶i chøa dÇu mì. Làm sạch bằng Hơi axit phƣơng pháp HCl, H2SO4, hóa học, điện Nƣớc thải có tính axit, kiềm NaOH Mạ đồng Chất mạ bóng NiSO4, H3BO3 CN-, muối đồng H2SO4, CrO3 Mạ Niken Mạ Crôm Ni2+,axit Nƣớc thải có chứa axit, CN-, kim loại nặng K18 (2010 - 2012) 5 Khoa häc M«i tr-êng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com §inh ThÞ HuyÒn Nhung LuËn v¨n th¹c sü Hình 1.
Sơ đồ công nghệ với các dòng thải của quá trình mạ điện Trong công nghệ mạ điện về cơ bản bao gồm: quá trình xử lý bề mặt, quá trình mạ và hoàn thành sản phẩm. Sơ đồ công nghê ̣ ma ̣ điê ̣n điể n hình kèm theo dòng thải đƣợc trình bày nhƣ sau: Công đoa ̣n xƣ̉ lý bề mă ̣t: Trƣớc khi chi tiế t đƣơ ̣c ma ̣ , vâ ̣t cầ n đƣơ ̣c cắ t , tiê ̣n hà n theo đúng hin ̀ h da ̣ng sản phẩm yêu cầu của khách hàng. Sau đó chi tiế t ma ̣ cầ n phải ca ̣o lớp gỉ bám trên bề mă ̣t mu ̣c đích làm sa ̣ch gỉ ta ̣o mă ̣t phẳ ng thƣờng dùng các bánh mài , vâ ̣t liê ̣u mài cỡ ha ̣t to hoă ̣c dùng phớt mài… Sau đó các chấ t bẩ n nhƣ dầ u mỡ và bu ̣i bám trên bề mă ̣t đƣơ ̣c loa ̣i bỏ. Các giai đoạn của quá trình xử lý bề mặt thƣờng là làm sạch bằng biê ̣n pháp cơ ho ̣c nhƣ kiề m , tẩ y gỉ và các phƣơng pháp hoa ̣t hóa bề mă ̣t khác.
Sƣ̣ sắ p xế p các công đoa ̣n tƣ̀ gia công bề mă ̣t đế n tẩ y dầ u mỡ , tẩ y axit, đánh bóng hóa học và điện hóa theo hệ thống quá trình riêng biệt dựa vào yêu cầu cơ bản của các chấ t nế u đƣơ ̣c ma ̣ và các quá trin ̀ h ma ̣ tiế p theo. Dầ u mỡ của các chất hữu cơ đƣợc loại bỏ bằng quá trình xà phòng hóa với kiềm. Dầ u mỡ , khoáng và xăng không thể loại bỏ bằng phƣơng pháp này mà phải dùng các dung môi để thƣ̣c hiê ̣n nhƣ : tricloretylen, benzen, xăng và cacbon tetrachloride nhƣng hầ u hế t phƣơng pháp thƣ̣c hiê ̣n tẩ y dầ u mỡ là phƣơng pháp điê ̣n hóa .